專利名稱：頂錐式鉆桿接頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于鉆探工程的鉆桿接頭，特別是地質(zhì)巖心鉆探和水文水井鉆探的鉆桿接頭。
目前在鉆探工程中廣泛采用螺紋接頭連接鉆桿，螺紋接頭的缺陷在于鉆桿柱工作載荷全部通過螺紋逐根向下傳遞；母螺紋終端經(jīng)過機(jī)加工，強(qiáng)度受到損失，而連接成螺紋副后又是應(yīng)力集中區(qū)，尤其疲勞應(yīng)力多集中于此；螺紋副存在配合間隙，螺紋副扣緊應(yīng)力以扭矩肩最近一扣處最大，該處易受擠壓、碰撞而變形，易釋放螺紋扣緊應(yīng)力，在回轉(zhuǎn)和彎曲力矩作用下，公母螺紋間產(chǎn)生撓動(dòng)，加速疲勞破壞和密封失效。鑒于上述原因，鉆探生產(chǎn)過程中，鉆桿折斷頻繁，易泄漏工作介質(zhì)，大量孔內(nèi)事故由此而引起，是提高鉆探生產(chǎn)效率的主要障礙之一。為克服上述缺陷，已有一些有關(guān)的新技術(shù)出現(xiàn)，如1987年8月25日公開的名稱為“井管接頭”(NO4688832)的美國(guó)專利，是一項(xiàng)連接石油鉆井管材的接頭，它以雙階梯不等距螺紋和圓錐形密封面及加裝彈性密封件等項(xiàng)改進(jìn)，使螺紋受力均勻，螺紋承載能力增大和連接部位密封可靠。但該項(xiàng)技術(shù)是以螺紋傳遞能量，加工工藝復(fù)雜，造價(jià)高，不適合于頻繁擰卸和薄壁小直徑的巖心鉆探鉆桿的連接。
本實(shí)用新型的目的，在于提供一種利用螺紋副連接鉆桿，圓錐摩擦副傳遞能量，使連接強(qiáng)度與密封性能均優(yōu)于目前廣泛應(yīng)用于巖心鉆探的螺紋接頭，而又加工簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，適合于頻繁擰卸的鉆桿接頭。
本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示，由公接頭19和母接頭20相互連接構(gòu)成，通過螺紋副和摩擦副16、17、18的聯(lián)合作用傳遞能量。它除具有普通螺紋接頭和美國(guó)NO4688832專利的某些結(jié)構(gòu)特點(diǎn)外，主要特征是公螺紋前端的截圓錐形公錐體1與母螺紋尾部的截圓錐形母錐體4相互配合構(gòu)成具有截圓錐形結(jié)合面9、10的摩擦副16、17、18。圓錐摩擦副16、17、18的錐度范圍為15－120，經(jīng)常扭卸的連接處取大錐度，不常扭卸或薄壁連接處取小錐度；摩擦副結(jié)合面9、10的軸向長(zhǎng)度L1為螺紋－－圓錐摩擦副連接體軸向長(zhǎng)度L2的1／2－2／5；為了提高連接部位剛度和減小螺紋受力側(cè)壓強(qiáng)，采用公、母螺紋5、6側(cè)斜角大于7、8側(cè)斜角的兩腰不等角偏梯形螺紋。
與公知技術(shù)比較，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)旋緊螺紋副時(shí)，圓錐摩擦副16、17、18上會(huì)產(chǎn)生與旋緊扭矩方向相反且成正比的摩擦力矩，阻止旋緊扭矩作用于螺紋副，并使通過鉆桿柱各連接部位的能量的一部份，不經(jīng)過螺紋副而直接由圓錐摩擦副16、17、18傳遞，從而保持螺紋－－圓錐摩擦副有穩(wěn)定的扣緊應(yīng)力和有效地減輕其工作負(fù)荷，增大鉆桿柱的許用工作扭矩；螺紋受力側(cè)牙形斜面5、6與圓錐摩擦副結(jié)合面9、10之間，在扭矩作用下產(chǎn)生大小相等方向相反的軸向分力與徑向分力，將螺紋－－圓錐摩擦副緊扣成大于鉆桿體剛度的結(jié)合體，迫使疲勞源從螺紋連接部位向鉆桿體中段轉(zhuǎn)移，有效地增大鉆桿柱抗疲勞、抗彎曲強(qiáng)度；圓錐摩擦副16、17、18兼有扭矩肩和密封面的功能，其結(jié)合面9、10呈與接頭體共軸線之錐管狀，貼合面積大，在螺紋副擰緊時(shí)的軸向壓力作用下為過盈配合，使連接部位具有高同軸度，不會(huì)撓動(dòng)，密封性好；鉆桿12、13與接頭19、20之間相互連接的圓錐摩擦副貼合面錐度小，在螺紋副旋緊壓力作用下，可沿軸向滑動(dòng)至公螺紋終端臺(tái)肩與母螺紋始端端面抵死14、15，而防止大扭矩時(shí)脹裂母錐體。


圖1為頂錐式鉆桿接頭的螺紋－－圓錐摩擦副結(jié)構(gòu)圖。
圖2為頂錐式鉆桿接頭結(jié)構(gòu)圖。
實(shí)施例實(shí)施例如圖2所示，它由公接頭19、母接頭20和O型橡膠密封圈11組成。鉆桿12、13與公母接頭19、20相配合的圓錐摩擦副16、18錐度為115，公接頭19與母接頭20相配合的圓錐摩擦副17錐度為15。擰緊螺紋副至公母錐體1、4結(jié)合時(shí)(圖2)，臺(tái)肩2與端面3間有軸向間隙H；螺紋受力側(cè)5、6為30°斜角，構(gòu)成與摩擦副圓錐方向相反之螺旋狀圓錐面；公接頭19和母接頭20相配合的圓錐摩擦副17間裝有橡膠密封件11。
本實(shí)施例已制造接頭520付，在三個(gè)礦區(qū)19個(gè)鉆孔中鉆進(jìn)7050米，對(duì)比結(jié)果見下表

注φ54普通接頭，系指地礦DZ1.1－84標(biāo)準(zhǔn)中的φ54鉆桿接頭。
使用頂錐式接頭每鉆進(jìn)100米可節(jié)省臺(tái)月費(fèi)用425元。
權(quán)利要求1.一種用于鉆探工程的鉆桿接頭，它是由接頭體外圓上有掛提引器與叉墊叉的矩形卡槽及順接頭軸線有液流通道的公接頭19和母接頭20組成，接頭與鉆桿和接頭與接頭之間靠它們兩端的公、母螺紋相互旋合而實(shí)現(xiàn)連接，其特征在于公螺紋前端之截圓錐形公錐體1與母螺紋尾部之截圓錐形母錐體4相互配合構(gòu)成具有截圓錐形結(jié)合面9、10的摩擦副16、17、18。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆桿接頭，其特征是截圓錐之錐度范圍為15－120。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆桿接頭，其特征是截圓錐形結(jié)合面9、10的軸向有效結(jié)合長(zhǎng)度L1為螺紋－－圓錐摩擦副連接體長(zhǎng)度L2的1／2－2／5。
專利摘要本實(shí)用新型是一種用于鉆探工程的鉆桿接頭，它由不等牙形角螺紋副和與螺紋副共軸線之截圓錐形摩擦副構(gòu)成。旋緊螺紋副可對(duì)摩擦副施以軸向壓力，使其呈過盈配合狀態(tài)，并產(chǎn)生與作用于螺紋副之扭矩成正比的摩擦力矩。該機(jī)構(gòu)使連接部位同軸度高、剛度大、結(jié)合緊密，螺紋副只承擔(dān)連接鉆桿的功能，輸向孔底的能量主要由摩擦副傳遞，因此鉆桿柱的抗疲勞、抗彎曲強(qiáng)度和許多工作扭矩增大，不易折斷和泄漏。
文檔編號(hào)E21B17/02GK2069922SQ90205888
公開日1991年1月23日 申請(qǐng)日期1990年5月2日 優(yōu)先權(quán)日1990年5月2日
發(fā)明者劉國(guó)經(jīng) 申請(qǐng)人:云南省地礦局探礦工藝研究室